c++ 模板类和模板函数怎么使用_c++泛型编程与模板用法示例

冰火之心

发布时间：2025-11-14 14:09:55

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C++中模板支持泛型编程，通过template定义函数和类可处理多种类型。模板函数如max(T a, T b)实现类型自动推导，支持多参数如convert_and_print(T, U)进行类型转换。模板类如Array封装通用数据结构，支持类型与非类型参数。成员函数也可为模板，如Box::convert_to()实现值转换。模板需在头文件中定义以供编译时实例化，支持特化定制特定类型行为。掌握模板有助于理解STL并编写高效复用代码。

c++ 模板类和模板函数怎么使用_c++泛型编程与模板用法示例

在C++中，模板是泛型编程的核心工具，它允许我们编写与数据类型无关的通用代码。通过模板类和模板函数，可以实现一套代码处理多种类型，提升复用性和灵活性。下面详细介绍模板类和模板函数的使用方法，并结合实用示例说明。

模板函数的基本用法

模板函数用于定义一个能接受多种类型的函数。使用template关键字声明模板参数，通常用T表示通用类型。

例如，实现一个通用的max函数：

template 
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

调用时无需显式指定类型，编译器会自动推导：

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int x = max(3, 5);        // T 推导为 int
double y = max(2.5, 3.1); // T 推导为 double

也可以显式指定类型：

char c = max('a', 'z');

多个模板参数的函数

模板函数可以有多个类型参数。例如，实现一个打印并返回值的函数：

template 
U convert_and_print(T input) {
    U result = static_cast(input);
    std::cout << "Converted " << input 
              << " to " << result << std::endl;
    return result;
}

使用示例：

convert_and_print(42); // int 转 double

模板类的基本用法

模板类用于定义通用的数据结构。比如实现一个简单的数组容器：

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template 
class Array {
private:
    T data[N];
public:
    T& operator[](int index) { return data[index]; }
    int size() const { return N; }
};

这里T是类型参数，N是非类型模板参数（必须是编译时常量）。

实例化模板类：

Array intArray;
Array doubleArray;

intArray[0] = 100;
std::cout << intArray[0] << std::endl;
std::cout << "Size: " << intArray.size() << std::endl;

模板类中的成员函数模板

类本身是模板的情况下，其成员函数也可以是模板。例如：

template 
class Box {
    T value;
public:
    Box(T v) : value(v) {}

    template 
    auto convert_to() const {
        return static_cast(value);
    }
};

使用方式：

Box box(100);
double d = box.convert_to


常见注意事项
模板代码必须在头文件中定义，因为编译器需要在编译时看到完整的模板实现才能实例化。
模板不能分离声明和定义到.h与.cpp中（除非使用显式实例化）。
模板支持特化，即为特定类型提供定制实现：

template<>
class Box {
    // 为 bool 类型单独设计的实现
};



基本上就这些。掌握模板函数和模板类，就能写出高效、可复用的泛型代码。关键是理解类型推导机制和编译时实例化过程。实际开发中STL大量使用模板，理解它们有助于更好地使用标准库。

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